En el parabrisas de su automóvil, el hielo es una molestia. Pero en un avión, una turbina eólica, una plataforma petrolera o una línea eléctrica, puede ser francamente peligroso. Y eliminarlo con los métodos disponibles en la actualidad, generalmente agentes de fusión químicao raspadores y martillos que requieren mucha mano de obra: es un trabajo difícil y costoso.
Eso podría cambiar pronto gracias a un revestimiento repelente al hielo duradero y económico desarrollado por investigadores de la Universidad de Michigan. Fina, clara y ligeramente gomosa al tacto, la fórmula en aerosol podría hacer que el hielo se deslice de los equipos, aviones y parabrisas de automóviles consolo la fuerza de la gravedad o una suave brisa. Esto podría tener implicaciones importantes en industrias como la energía, el transporte marítimo y el transporte, donde el hielo es un problema constante en climas fríos.
El nuevo recubrimiento también podría generar grandes ahorros de energía en los congeladores, que hoy dependen de sistemas de descongelación complejos y hambrientos de energía para mantenerse libres de heladas. Un recubrimiento repelente de hielo podría hacer el mismo trabajo con cero consumo de energía, haciendo que el hogar ycongeladores industriales hasta un 20 por ciento más eficientes. El recubrimiento se detalla en un nuevo artículo publicado en la revista Avances científicos .
Hecho de una mezcla de cauchos sintéticos comunes, la fórmula marca una desviación de los enfoques anteriores que dependían de hacer superficies muy repelentes al agua o muy resbaladizas.
"Los investigadores habían intentado durante años reducir la fuerza de adhesión del hielo con la química, haciendo más y más superficies repelentes al agua", dijo Kevin Golovin, un estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales. "Hemos descubierto una nueva perilla paragire, usando la física para cambiar la mecánica de cómo el hielo se libera de una superficie "
Dirigido por Anish Tuteja, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales, el equipo inicialmente experimentó también con superficies que repelen el agua, pero descubrió que no eran efectivas para arrojar hielo. Pero durante sus experimentos, notaron algo inesperado: gomosolos recubrimientos funcionaron mejor para repeler el hielo, incluso cuando no eran repelentes al agua. Finalmente, descubrieron que la capacidad de arrojar agua no era importante en absoluto. Los recubrimientos de goma repeleron el hielo debido a un fenómeno diferente, llamado "cavitación interfacial"."
Golovin explica que dos superficies rígidas, por ejemplo, el hielo y el parabrisas de su automóvil, pueden pegarse entre sí, lo que requiere una gran fuerza para romper la unión entre ellas. Pero debido a la cavitación interfacial, un material sólido pegado a una gomala superficie se comporta de manera diferente. Incluso una pequeña cantidad de fuerza puede deformar la superficie gomosa, liberando el sólido.
"Nadie había explorado la idea de que la goma puede reducir la adhesión de hielo", dijo Tuteja. "El hielo es agua congelada, por lo que la gente asumió que las superficies repelentes de hielo también tenían que repeler el agua. Eso era muy limitante".
El nuevo enfoque permite mejorar drásticamente la durabilidad en comparación con los revestimientos de fobia al hielo anteriores, que dependían de materiales frágiles que perdieron sus capacidades de desprendimiento de hielo después de unos pocos ciclos de congelación-descongelación. Los nuevos revestimientos resistieron una variedad de pruebas de laboratorio.incluyendo pruebas de pelado, corrosión por niebla salina, altas temperaturas, abrasión mecánica y cientos de ciclos de congelación-descongelación.
El equipo también descubrió que al alterar ligeramente la suavidad y la elasticidad del revestimiento, pueden ajustar su grado de repelencia al hielo y durabilidad. Las superficies más suaves tienden a ser más repelentes al hielo pero menos duraderas, mientras que lo contrario es ciertopara recubrimientos más duros. Golovin cree que esa flexibilidad les permitirá crear recubrimientos para una gran variedad de aplicaciones.
"Un recubrimiento de avión, por ejemplo, debería ser extremadamente duradero, pero podría ser menos repelente al hielo debido a los fuertes vientos y vibraciones que ayudarían a expulsar el hielo", dijo Golovin. "Un recubrimiento de congelador, por otro ladomano, podría ser menos duradero, pero necesitaría arrojar hielo con solo la fuerza de la gravedad y ligeras vibraciones. Lo mejor de nuestro enfoque es que es fácil ajustarlo para cualquier aplicación ".
El equipo ya ha diseñado cientos de fórmulas que repelen el hielo. Algunas son ásperas al tacto, otras lisas; algunas arrojan agua mientras que otras no.
"Creo que la primera aplicación comercial será en revestimientos para empaques comerciales de alimentos congelados, donde el pegado a menudo es un problema. Probablemente lo veremos en el próximo año", dijo Tuteja. "Usar esta tecnología en lugares como automóviles ylos aviones serán muy complejos debido a los estrictos requisitos de durabilidad y seguridad, pero estamos trabajando en ello ".
El equipo recibió fondos y asistencia del programa UM MTRAC, creado para respaldar nuevas innovaciones que demuestran un alto potencial comercial. MTRAC se financia en asociación con la iniciativa Emprendedor e Innovación de la Corporación de Desarrollo Económico de Michigan, que se centra en establecer Michigan como el lugar paracrear y hacer crecer un negocio al proporcionar a las nuevas empresas de alta tecnología acceso a una variedad de recursos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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